Влияние органических кислот цикла Кребса на образование триоз в листьях ячменя
Статья - Биология
Другие статьи по предмету Биология
Влияние органических кислот цикла Кребса на образование триоз в листьях ячменя
М.В. Куркина
Исследуется влияние органических кислот цикла Кребса на содержание триоз в листьях ячменя. Показано, что биосинтез триоз в зеленых и альбиносных листьях ячменя регулируется экзогенными интермедиатами цикла Кребса. Янтарная кислота стимулирует накопление триоз в зеленых листьях ячменя на свету и в темноте, лимонная только в темноте, а фумаровая ингибирует светозависимое образование триоз. В альбиносных листьях только янтарная кислота стимулирует образование триоз на свету.
Для изучения различных физиолого-биохимических процессов растительной клетки большое внимание уделяется влияющим на эти процессы органическим кислотам, а именно тем, которые функционируют в цикле Кребса лимонной, янтарной, яблочной и фумаровой. Известно, что данные кислоты, введенные экзогенно, легко проникают в митохондрии и используются так же быстро, как и их эндогенные формы [1]. В научной литературе имеются данные о том, что лимонная кислота является ингибитором гликолиза на уровне фосфофруктокиназы и пируваткиназы и регулирует пропускную способность гликолиза, а значит, и содержание пирувата. При введении экзогенной лимонной кислоты обнаружено увеличение пировиноградной кислоты на свету [2]. Подобная закономерность характерна и при использовании других субстратов цикла Кребса яблочной и янтарной кислот [3]. Янтарная кислота, введенная экзогенно, оказывает активирующее действие на различные физиолого-биохимические процессы у растений, причем действие ее проявляется в относительно низких концентрациях [4]. Данная кислота может изменять энергетический уровень ферментов, повышать всхожесть семян и продуктивность некоторых растений [5], стимулировать ростовые процессы и активизировать синтез аскорбиновой кислоты [6].
Целью данной работы явилось изучение влияния органических кислот цикла Кребса на содержание моносахаридов триоз в листьях ячменя в связи с освещением.
Методика
Объектом исследования служили 8 13-дневные зеленые и альбиносные проростки ячменя (Hordeum vulgare L.) сорта Роланд, выращенные в установке ТКШ-1 Флора при интенсивности света 5 Дж/м2 с. Альбиносные проростки получали из семян, обработанных 0,25%-ным раствором стрептомицина. Перед опытом растения выдерживали в темноте в течение 24 часов. Для выяснения роли органических кислот цикла Кребса в образовании триоз в качестве субстратов использовали 0,005 М растворы яблочной, янтарной, лимонной и фумаровой кислот.
Срезанные листья помещали на воду и на растворы органических кислот и освещали светом люминесцентных ламп белого света ЛБУ-30 интенсивностью 12 Дж/м2 с в течение суток. Через 24 часа определяли содержание триоз фотоколориметрическим методом [7] и рассчитывали в мкг/г сырого веса, используя калибровочную кривую для диоксиацетона. Опыты проводили в двух биологических повторностях и воспроизводили два четыре раза. Полученные данные были обработаны статистически методом парных сравнений. На рисунках представлены средние арифметические значения.
Результаты и обсуждение
Результаты опытов, проведенных с зелеными проростками ячменя, свидетельствуют о том, что из всех используемых органических кислот цикла Кребса только янтарная кислота стимулировала образование моносахаридов триоз в листьях на свету, увеличив их уровень в 1,2 раза по сравнению с контролем (рис. 1).
Рис. 1. Влияние янтарной кислоты на образование триоз
в 6 10-дневных зеленых листьях ячменя
Яблочная и лимонная кислоты не влияли на образование данных соединений на свету (рис. 2, 3).
Рис. 2. Влияние яблочной кислоты на образование триоз
в 6 12-дневных зеленых листьях ячменя
Рис. 3. Влияние лимонной кислоты на образование триоз
в 6 7-дневных зеленых листьях ячменя
Фумаровая кислота ингибировала синтез триоз на 17 % по отношению к контролю (рис. 4).
Рис. 4. Влияние фумаровой кислоты на образование триоз
в 6 12-дневных зеленых листьях ячменя
В неосвещенных листьях стимулирующее действие на содержание триоз оказали лимонная и янтарная кислоты, увеличив их уровень в 1,2 и 1,3 раза соответственно. Действие яблочной и фумаровой кислот было нейтральным.
Увеличение уровня триоз в темноте под действием лимонной и янтарной кислот, видимо, связано с активацией обменных процессов растительной клетки. С одной стороны, лимонная кислота, введенная экзогенно, возможно, включается в работу цикла Кребса и приводит к накоплению щавелевоуксусной и пировиноградной кислот, которые остаются невостребованными для синтеза лимонной кислоты и через обращенный гликолиз превращаются в триозы. С другой стороны, экзогенная лимонная кислота может ускорять ход глиоксилатного цикла и, следовательно, увеличивать образование промежуточного продукта янтарной кислоты, которая выходит из глиоксисом, превращается в щавелевоуксусную кислоту и участвует в глюконеогенезе (обращенном гликолизе) и других процессах, что может привести к увеличению уровня триоз.
Янтарная кислота, введенная экзогенно так же, как и лимонная, может преобразовываться в митохондриях в цикле Кребса и цитоплазме. Образованная при этом щавеле